Diagnostic des Défauts de Machines Tournantes
Module 3 / 5
Diagnostic des Defauts de Machines Tournantes : Le Test
Ce module a couvert le balourd (signature 1x, equilibrage ISO 1940), le desalignement (2x fort, axial eleve), le jeu mecanique (harmoniques multiples, sous-harmoniques), la resonance, le fouettement d'arbre et les defauts de courroies/engrenages.
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1x seul dominant
Signature du balourd. Radial fort, axial faible. Amplitude ∝ N². Corriger par equilibrage ISO G 2,5.
2x fort + axial eleve
Signature du desalignement. Phase 180° en axial = angulaire. Corriger par alignement laser.
0,5x + harmoniques
Signature du jeu mecanique. Sous-harmoniques + foret d'harmoniques. Serrage, remplacement pieces.
0,43-0,48x fixe
Oil whirl / fouettement d'arbre sur palier lisse. Si raie se bloque = oil whip. Alarme urgente.
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Un moteur-pompe a 3 000 tr/min (50 Hz) presente : 1x = 8 mm/s radial, 2x = 6 mm/s radial, axial = 5 mm/s a 1x et 4 mm/s a 2x. Phase axiale : 175° entre les deux paliers de l'accouplement. Quel defaut est le plus probable ?
Explication : La presence d'un 2x fort (6 mm/s vs 8 mm/s a 1x), d'une vibration axiale elevee (5 mm/s = 62% du radial) et surtout d'une phase axiale de 175° (quasi-180°) entre les deux paliers de l'accouplement sont les trois indicateurs classiques d'un desalignement angulaire. Un balourd pur aurait une vibration axiale faible (<30% du radial) et une phase en phase (0°) entre paliers. Un jeu mecanique montrerait des sous-harmoniques (0,5x) et de nombreux harmoniques superieurs a 2x.
Un fan industriel de 750 tr/min vient d'etre equilibre. La specification ISO 1940-1 exige la classe G 2,5. Quelle excentricite residuelle maximale est admise ? (Rappel : G = e × ω en mm/s, ω = 2π × 750/60)
Explication : ω = 2π × 750/60 = 78,54 rad/s. G = e × ω = 2,5 mm/s → e = G/ω = 2,5/78,54 = 0,0318 mm = 32 µm. C'est l'excentricite residuelle maximale admise en classe G 2,5. Plus la machine tourne vite, plus ω est grand et plus l'excentricite tolerable est petite (la force centrifuge etant proportionnelle a e × ω²).
Un spectre de compresseur montre des raies a 1x, 1,5x, 2x, 2,5x, 3x, 3,5x... avec des amplitudes comparables. Quel defaut cela indique-t-il ?
Explication : Des raies aux multiples demi-entiers de Fr (1,5x, 2,5x, 3,5x...) sont caracteristiques d'un jeu mecanique interne (clavette lache, ajustage arbre/moyeu use, logement de palier use). La periodicite a 2 tours (sous-harmonique a 0,5x equivalent) genere ces raies demi-entieres. Le desalignement n'en produit pas. Les defauts de roulement (BPFI) sont a des frequences non synchrones, non alignees sur les harmoniques de Fr.
Un ventilateur tourne a 1 200 tr/min (20 Hz) et presente des vibrations elevees. On modifie sa vitesse a 1 000 tr/min et les vibrations diminuent de 80%. On monte a 1 400 tr/min et elles diminuent aussi. Quelle est la cause probable des vibrations a 1 200 tr/min ?
Explication : La resonance est la seule cause qui produit un maximum vibratoire a une vitesse specifique, avec diminution notable de part et d'autre de cette vitesse. Le fait que les vibrations diminuent significativement en changeant de vitesse (dans les deux sens) confirme que 1 200 tr/min = 20 Hz est proche d'une frequence propre de la structure. Un balourd aurait des vibrations croissant avec N² (pas de maximum puis diminution). Un defaut de roulement aurait des frequences non proportionnelles a la vitesse de rotation.
Le proximetre d'une turbine a vapeur tournant a 3 000 tr/min (50 Hz) montre une raie a 22 Hz. En augmentant la vitesse a 3 300 tr/min, cette raie monte a 24,2 Hz. Que diagnostiquez-vous, et que se passera-t-il si la raie se bloque sur 24,2 Hz quelle que soit la vitesse ?
Explication : 22 Hz / 50 Hz = 0,44x (dans la plage 0,43-0,48x caracteristique de l'oil whirl). La raie augmente proportionnellement a la vitesse (3300 tr/min = 55 Hz → 0,44 × 55 = 24,2 Hz), ce qui confirme le oil whirl. Si la raie se bloque ensuite sur 24,2 Hz independamment de la vitesse, cela signifie que la frequence de whirl a atteint la frequence propre du rotor (24,2 Hz) : c'est le passage en oil whip, phenomene de resonance instable qui peut detruire le palier en quelques minutes. Action immediate requise : reduction de charge, modification de la pression d'huile ou arret controle.
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